Question

5．為了探究加速度與力的關(guān)系，使用如實(shí)圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．其中G₁、G₂為兩個(gè)光電門，它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連，當(dāng)滑行器通過G₁、G₂光電門時(shí)，光束被遮擋的時(shí)間△t₁、△t₂都可以被測(cè)量并記錄，滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M，擋光片寬度為d，光電門間距離為X，牽引砝碼的質(zhì)量為m．回答下列問題：
（1）實(shí)驗(yàn)開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，使氣墊導(dǎo)軌水平，在不增加其他儀器的情況下，如何判定調(diào)節(jié)是否到位？答輕推小車，通過兩個(gè)光電門用時(shí)相等
（2）若取M=0.5kg，改變m的值，進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，以下m的取值不合適的是D．
A．m=10g       B．m=15g     C．m=25g    D．m=400g
（3）在此實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度，求得的加速度的表達(dá)式為a=$\frac{{（\fracukqwnod{△{t}_{2}}）}^{2}-{（\fracdcbihtf{△{t}_{1}}）}^{2}}{2X}$．（用△t₁，△t₂，d，X表示）

Answer 1

分析 當(dāng)氣墊導(dǎo)軌水平時(shí)，滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，通過光電門的速度相等，即光電門的擋光時(shí)間相等．
在實(shí)驗(yàn)中，先接通電源后釋放小車；認(rèn)為m₂的重力等于滑塊所受的合力，所以m₂的質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)小于m₁的質(zhì)量．
滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的速度近似等于滑塊經(jīng)過光電門時(shí)的平均速度，可由v=$\frac{D}{△t}$求出，然后由勻變速運(yùn)動(dòng)的速度位移公式求出滑塊的加速度．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)開始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘，在不掛重物的情況下輕推滑塊，若滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即滑塊通過光電門速度相等，則光電門的擋光時(shí)間相等，證明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平；
（2）在“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)用控制變量法，本實(shí)驗(yàn)在滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量的條件下，才能用鉤碼重力代替小車所受的合力，D答案不能滿足此條件．
本題選不合適的
故選：D    
（3）由題意得：滑行器通過G_l的速度為：v₁=$\frac{D}{△{t}_{1}}$，v₂=$\frac{D}{△{t}_{2}}$
根據(jù)2aX=${{v}_{2}}^{2}-{{v}_{1}}^{2}$
解得：a=$\frac{{（\fracfeajbig{△{t}_{2}}）}^{2}-{（\fracdmumafi{△{t}_{1}}）}^{2}}{2X}$
故答案為：（1）輕推小車，通過兩個(gè)光電門用時(shí)相等；（2）D；（3）a=$\frac{{{{（\fraceynyfzf{{△{t_2}}}）}^2}-{{（\fracjudgtvk{{△{t_1}}}）}^2}}}{2X}$

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵理解實(shí)驗(yàn)的原理，知道當(dāng)m的質(zhì)量遠(yuǎn)小于M的質(zhì)量，m的重力可以認(rèn)為等于M所受的合力，并掌握如何通過光電門來測(cè)量瞬時(shí)速度，注意求瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度．